자화는 전자기학에서 물질이 외부 자기장의 영향으로 자기적 성질을 띠게 되는 현상을 가리킨다. 영어로는 magnetization 또는 magnetize에 해당하며, 한자로는 磁化로 표기한다.
정의와 개념
자화는 물질 내부에 존재하는 미시적인 자기 쌍극자 모멘트들이 외부 자기장에 의해 특정 방향으로 정렬되거나, 외부 자기장에 의해 새로운 자기 쌍극자 모멘트가 유도되어 물질 전체가 거시적으로 자기적 성질을 나타내는 현상이다. 보통 자성이 없던 물질이 자기장 속에 놓이면서 자석처럼 변하는 것을 의미한다.
물리학에서 자화는 물리량으로도 정의되며, 자기장(자기 선속 밀도) B와 자기장 세기 H의 차이로 표현된다. 국제단위계에서 자화 M은 다음의 관계식을 따른다.
M = B/μ₀ − H
여기서 μ₀는 진공의 투자율이다. 자화의 단위는 암페어 퍼 미터(A/m)이다. 자화는 외부 자기장에 의해 유도된 자기 모멘트의 밀도, 즉 단위 부피당 자기 모멘트의 벡터 합으로 해석할 수 있다.
자성 물질의 구분
자기장 안의 물체가 자화되는 양상에 따라 물질은 강자성체, 상자성체, 반자성체, 페리자성체 등으로 구분된다. 이 중 강자성체의 경우 외부 자기장을 제거한 뒤에도 자성이 남는 잔류자화(殘留磁化) 현상이 나타나며, 이는 자기이력(磁氣履歷) 현상과 관련된다.
사용 맥락
자화는 전자기학, 재료공학, 전기공학 등 여러 분야에서 기본 개념으로 사용된다. 자석의 제조 공정에서 강자성 물질을 일시적 또는 영구적으로 자성을 띠게 하는 과정을 가리키기도 하며, 물질의 자화 특성에 따라 자석의 성능과 용도가 결정된다.
